grafeeni Oxide – Ultrasonic kuorinta ja dispersio
Grafeenioksidi on vesiliukoinen, amfifiilinen, myrkytön, biologisesti hajoava ja se voidaan helposti hajauttaa stabiilisiin kolloideihin. Ultra ääni kuorinta ja dispersio on erittäin tehokas, Nopea ja kustannustehokas tapa syntetisoida, hajottaa ja funktoida grafeenioksidia teollisessa mitta kaavassa. Jatko jalostus, Ultra ääni dispergointi aineet tuottavat korkean suoritus kyvyn grafeenin oksidi-polymeeri komposiitit.
Graeneenioksidin ultraäänikarkeus
Graeneenioksidin (GO) nanohöylän koon kontrolloimiseksi kuorintamenetelmällä on keskeinen tekijä. Tarkasti ohjattavissa olevien prosessiparametrien ansiosta ultraäänikuorenpoisto on eniten käytetty delaminaatiotekniikka korkealaatuisen grafeenin ja grafeenin oksidien tuottamiseen.
Graphene-oksidin ultraäänisestä kuorinnasta grafiittioksidista on saatavilla erilaisia protokollia. Etsi yksi alla oleva esimerkinomainen kuvaus:
Grafiittioksidijauhe sekoitetaan vesipitoiseen KOH: hon, jonka pH-arvo on 10. Kuorintaan ja sitä seuraavaan dispersioon käytetään koetintyyppistä ultraäänilaitetta UP200St (200W). Sen jälkeen K + -ionit kiinnitetään grafeenin tyvitasolle ikääntymisprosessin aikaansaamiseksi. Ikääntyminen saavutetaan pyörivässä haihdutuksessa (2 h). Liiallisten K + -ionien poistamiseksi jauhe pestään ja sentrifugoidaan useita kertoja.
Saatu seos sentrifugoidaan ja kylmäkuivataan niin, että dispergoituva grafeenin oksidijauhe saostuu.
Johtavan grafeenioksidipastan valmistus: Grafeenioksidijauhe voidaan dispergoida dimetyyliformamidiin (DMF) sonikaatiossa johtavan tahnan tuottamiseksi. (Han et ai.2014)
grafeeni Oxide – Kuorinta (Pic .: Potts et al. 2011)
Graeneenioksidin ultraääninen dispergointi
Graeneenioksidin ultraäänimitoiminta
Sonikaatiota käytetään menestyksekkäästi sisällyttämään grafeenioksidi (GO) polymeereihin ja komposiitteihin.
esimerkkejä:
- grafeenioksidi-TiO2-mikropallokomposiitti
- polystyreeni-magnetit-grafeenioksidikomposiitti (ydinrakenne)
- polystyreeni alentaa grafeenin oksidikomposiitteja
- polyaniliini-nanofiber-päällystetty polystyreeni / grafie- nioksidi (PANI-PS / GO)
- polystyreeni-interkaloitu grafeenin oksidi
- p-fenyleenidiamiini-4-vinyylibentseeni-polystyreenimuunneltu grafeenin oksidi
Ultraäänijärjestelmä grafeenin oksidien kuorintaan
Sonikaattorit grafeenin ja grafeenioksidin käsittelyyn
Hielscher Ultrasonics tarjoaa suuritehoisia ultraäänijärjestelmiä grafieenin ja grafeenin oksidien kuorintaan, dispersioon ja loppuvaiheen käsittelyyn. Luotettavat ultraääniprosessorit ja kehittyneet reaktorit tarjoavat vaaditun tehon, prosessin olosuhteet niin tarkasti kuin tarkat säädöt, jotta ultraääniprosessitulokset voidaan virittää täsmälleen haluttuihin prosessin tavoitteisiin.
Yksi tärkeimmistä prosessiparametreista on ultraääniamplitudi, joka on tärinänvaihdunta ja supistuminen ultraäänitutkimuksessa. Hielscher n teollisuuden ultraäänijärjestelmät on rakennettu tuottamaan erittäin suuria amplitudit. Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti ajaa jatkuvasti 24/7 toiminnassa. Vielä suuremmille amplitudille Hielscher tarjoaa räätälöityjä ultraääniantureita. Kaikki ultraääniprosessorimme voidaan säätää tarkasti vaadittuihin prosessiolosuhteisiin ja seurata helposti sisäänrakennetun ohjelmiston avulla. Tämä takaa korkeimman luotettavuuden, tasaisen laadun ja toistettavat tulokset. Hielscher-sonikaattoreiden kestävyys mahdollistaa 24/7 toiminnan raskaassa käytössä ja vaativissa ympäristöissä. Tämä tekee sonikaatiosta edullisen tuotantoteknologian grafeenin, grafeenioksidin ja grafiittisten materiaalien laajamittaiseen valmistukseen.
Voidaan tarjota sopivimpia reaktio-olosuhteita ja tekijöitä (esim. Reagensseja, ultraäänienergiantuloa tilavuutta, paineita, lämpötilaa, virtausnopeutta jne.) Varten laaja tuotevalikoima ultraäänilaitteiden ja lisälaitteiden (kuten erilaisten kokojen ja geometrien omaavia sonotrodeja ja reaktoreita). valittu korkeimman laadun saavuttamiseksi. Koska ultraäänireaktoreitamme voidaan paineistaa jopa useita satoja barg-arvoja, erittäin viskoosisten pastöiden sonikointi 250 000 senttipohjalla ei ole ongelma Hielschers-ultraäänilaitteille.
Näiden tekijöiden ansiosta ultraäänitrolaatio / kuorinta ja dispergointi poikkeavat perinteisistä sekoitus- ja jauhatekniikoista.
- korkeajännite
- suuret leikkausvoimat
- suuria paineita sovelletaan
- tarkka valvonta
- saumaton skaalautuvuus (lineaarinen)
- erä ja jatkuva
- toistettavia tuloksia
- luotettavuus
- kestävyys
- korkea energiatehokkuus
Jos haluat lisätietoja ultraäänigrafeenin synteesistä, dispersiosta ja funktionalisoinnista, napsauta tätä:
- Grafeenin tuotanto
- Grafeenin nanoverihiutaleet
- Vesipohjainen grafeenin kuorinta
- veteen dispergoituva grafeeni
- grafeeni Oxide
- Ksenit
Tosiasiat, jotka kannattaa tietää
Ultraääni ja kavitaatio: Kuinka grafiitti kuoriutuu grafieenin oksidiksi Sonicationissa
Grafiittioksidin (GrO) ultraäänikuorinta perustuu akustisen kavitaation aiheuttamaan suureen leikkausvoimaan. Akustinen kavitaatio johtuu vuorottelevista korkean paineen / matalan paineen sykleistä, jotka syntyvät voimakkaiden ultraääniaaltojen kytkemisestä nesteeseen. Matalapainesyklien aikana esiintyy hyvin pieniä tyhjiöitä tai tyhjiökuplia, jotka kasvavat vuorotellen matalapainesyklien aikana. Kun tyhjiökuplat saavuttavat koon, jossa ne eivät pysty absorboimaan enemmän energiaa, ne romahtavat voimakkaasti korkean paineen aikana. Kuplan luhistuminen johtaa kavitaatioleikkausvoimiin ja jännitysaaltoihin, äärimmäiseen lämpötilaan jopa 6000K, äärimmäisiin jäähdytysnopeuksiin yli 1010K / s, korkeat paineet jopa 2000 metriä, suuret paine-erot sekä nestemäiset suuttimet, joiden korkeus on yli 1000 km / h (~280 m / s).
Nämä voimakkaat voimat vaikuttavat grafiittipinoihin, jotka on poistettu yhdeksi tai harvoiksi kerroksioksi graeneenioksidiksi ja turmeltumattomiksi grafeneiksi.
grafeeni Oxide
Grafeenioksidi (GO) syntetisoidaan kuoriamalla grafiittioksidi (GrO). Vaikka grafiittioksidi on 3D-materiaali, joka koostuu miljoonista kerroksista grabenikerroksista, joissa on interkaloidut happea, grafi- dioksidilla on mono- tai muutaman kerroksen gra- dieni, joka hapetetaan molemmilla puolilla.
Grafeenioksidi ja grafeenit eroavat toisistaan seuraavilla ominaisuuksilla: grafeenin oksidi on polaarinen, kun taas grafeenin ei-polaarinen. Grafeenioksidi on hydrofiilinen, kun taas grafeenin hydrofobinen.
Tämä tarkoittaa, että grafeenin oksidi on vesiliukoinen, amfifiilinen, myrkytön, biologisesti hajoava ja muodostaa stabiileja kolloidisia suspensioita. Grafeenioksidin pinta sisältää epoksi-, hydroksyyli- ja karboksyyliryhmät, jotka ovat käytettävissä vuorovaikutuksessa kationien ja anionien kanssa. GO-polymeerikomposiitit tarjoavat ainutlaatuisen orgaanisen-epäorgaanisen hybridirakenteensa ja poikkeuksellisten ominaisuuksiensa ansiosta suuria potentiaaleja useiden teollisten sovellusten tarpeisiin. (Tolasz et ai., 2014)
Alennettu Grafeeni Oxide
Vähentynyt grafeenin oksidi (rGO) tuotetaan grafie- nioksidin ultraäänellä, kemiallisella tai termisellä pelkistyksellä. Pelkistysvaiheen aikana suurin osa grafeenin oksidien toiminnallisista happiominaisuuksista poistetaan siten, että tuloksena saadulla alentuneella grafeenin oksidilla (rGO) on hyvin samanlaiset ominaisuudet kuin turmeltumaton grafeenin. Kuitenkin pelkistetty grafeenin oksidi (rGO) ei ole vikoja vapaa ja puhdas puhdasta grafienia.
Kirjallisuus / Viitteet
- Gouvea R.A., Konrath Jr L.G., Cava S., Carreno N.L.V., Goncalves M.R.F. (2011): Synthesis of nanometric graphene oxide and its effects when added in MgAl2O4 ceramic. 10th SPBMat Brazil.
- Kamisan A.I., Zainuddin L.W., Kamisan A.S., Kudin T.I.T., Hassan O.H., Abdul Halim N., Yahya M.Z.A. (2016): Ultrasonic Assisted Synthesis of Reduced Graphene Oxide in Glucose Solution. Key Engineering Materials Vol. 708, 2016. 25-29.
- Štengl V., Henych J., Slušná M., Ecorchard P. (2014): Ultrasound exfoliation of inorganic analogues of graphene. Nanoscale Research Letters 9(1), 2014.
- Štengl, V. (2012): Preparation of Graphene by Using an Intense Cavitation Field in a Pressurized Ultrasonic Reactor. Chemistry – A European Journal 18(44), 2012. 14047-14054.
- Tolasz J., Štengl V., Ecorchard P. (2014): The Preparation of Composite Material of Graphene Oxide–Polystyrene. 3rd International Conference on Environment, Chemistry and Biology IPCBEE vol.78, 2014.
- Potts J. R., Dreyer D. R., Bielawski Ch. W., Ruoff R.S (2011): Graphene-based polymer nanocomposites. Polymer Vol. 52, Issue 1, 2011. 5–25.